1. Classificação e Características dos Rolamentos

●Classificação e Características dos Rolamentos
1. Classificação e Características dos Rolamentos
1.1 Construção dos rolamentos
A maioria dos rolamentos é constituída de anéis com
pistas (um anel interno e um anel externo), corpos
rolantes (tanto esferas como rolos) e um elemento
retentor dos corpos rolantes (gaiola). O retentor (gaiola)
separa os corpos rolantes em intervalos regulares entre
as pistas internas e externas permitindo que girem
livremente.
Pista (anel interno e anel externo)
A superfície onde os corpos rolantes giram é chamada
pista. A carga aplicada no rolamento é suportada por
esta superfície de contato.
Geralmente o anel interno se fixa no eixo e o externo no
mancal.
Corpos rolantes
Os corpos rolantes são classificados em dois tipos:
esferas e rolos.
Existem quatro tipos de rolos: cilíndricos, de agulhas,
cônicos e esféricos.
As esferas geometricamente têm um contato pontual
com as pistas dos anéis interno e externo, enquanto a
superfície de contato dos rolos é linear.
Teoricamente, os rolamentos são construídos para
permitir que os corpos rolantes girem orbitalmente
enquanto giram em seu próprio eixo ao mesmo tempo.
Gaiolas
A gaiola mantém os corpos rolantes a uma distância
constante, entretanto a carga nunca é aplicada
diretamente na gaiola, além de prevenir que os corpos
rolantes caiam do rolamento quando são manuseados.
Os tipos de gaiolas variam de acordo com a maneira
como são fabricados, podem ser prensadas, usinadas e
forjadas.
Anel
externo
Anel
externo
Anel
interno
Anel
interno
Gaiola
Esfera
Rolamento rígido de esferas
Fig A
Esfera
Gaiola
Rolamento de esferas de
contato angular
Fig.B
Anel
externo
Anel
interno
Anel
externo
Rolo
Gaiola
Gaiola
Rolo
Rolamento de rolos cilíndricos
Fig. C
Rolamento de agulhas
Fig. D
Anel
externo
Rolo
1.2 Classificação dos rolamentos
Anel
externo
Anel
interno
Gaiola
Os rolamentos são classificados em dois principais
grupos: Rolamentos de esferas e rolamentos de rolos. Os
rolamentos de esferas são classificados de acordo com a
configuração dos seus anéis: Rígidos de esferas, de
contato angular e axiais. Os rolamentos de rolos são
classificados de acordo com a forma dos rolos: Cilíndricos,
agulhas, cônicos e esféricos.
Os rolamentos podem ser adicionalmente classificados
de acordo com a direção em que é aplicada a carga;
rolamentos radiais suportam cargas radiais e rolamentos
axiais suportam cargas axiais.
Outros métodos de classificação incluem: 1) Número de
pistas de rolamento (simples, múltipla ou 4 pistas), 2) não
separáveis e separáveis, este último permite que o anel
interno e externo possam ser desmontados, 3) rolamentos
axiais, os quais podem suportar cargas axiais em um único
sentido, e rolamentos de duplo sentido, que podem
suportar cargas nos dois sentidos.
Também existem rolamentos desenhados para
aplicações especiais, tais como:Rolamentos de rolos para
vagões de trens (rolamentos RCT), rolamentos para
suportar fusos de esferas, rolamentos tipo prato giratório,
assim como rolamentos de movimento linear (rolamentos
lineares de esfera)s, rolamentos lineares de rolos e
rolamentos de rolos chatos.
Rolo
Gaiola
Anel
interno
Rolamento de rolos cônicos
Fig. E
Rolamento autocompensador
de rolos
Fig. F
Anel de eixo
Anel de eixo
Rolo
Esfera
Gaiola
Gaiola
Anel de caixa
Rolamento axial de esferas
Fig. G
Anel de caixa
Rolamento axial de rolos
Fig. H
Fig. 1.1 Rolamentos
A-5
●Classificação e Características dos Rolamentos
Rolamento rígido de uma carreira de esferas
Rolamento de uma carreira de esferas de
contato angular
Rolamento de esferas de contato angular
uma carreira pareado
Rolamentos
radiais de
esferas
Rolamento de esferas de 4 pontos de contato
Rolamento de esferas de contato angular de
dupla carreira
Rolamento autocompensador de esferas
Rolamentos
de esferas
Rolamento de esferas para unidades de
rolamentos *
Rolamento axial de esferas de escora
simples e dupla
Rolamento axial de esferas de contato
angular de escora dupla bidirecional
Rolamentos
axiais de
esferas
Rolamento de esferas de contato angular
pareado de alta rotação (para cargas axiais)
Rolamentos
Rolamento de uma carreira de rolos
cilíndricos
Rolamento de dupla carreira de rolos
cilíndricos
Rolamentos
radiais de
rolos
Rolamento de agulhas *
Rolamento de uma carreira de rolos cônicos
Rolamento de dupla carreira de rolos cônicos
Rolamento autocompensador de rolos
Rolamentos
de rolos
Rolamento axial de rolos cilíndricos *
Rolamento axial de agulhas *
Rolamentos
axiais de
esferas
Rolamento axial de rolos cônicos *
Rolamento axial autocompensador de rolos
Fig. 1.2 Classificação dos Rolamentos
A-6
●Classificação e Características dos Rolamentos
Rolamento de esferas de parede (série) ultra fina *
Rolamento tipo coroa giratória *
Rolamento para fuso de esferas *
Rolamento ferroviário (RCT) *
Rolamento de vácuo ultra-limpo *
Rolamentos para
aplicações especiais
Rolamento de rolos cilíndricos tipo SL
com máximo número de rolos *
Rolamento com capa de borracha *
Rolamento de agulhas com ajuste de folga *
Rolamentos complexos *
Rolamentos de agulhas com gaiola *
Rolamentos tipo rolo de apoio *
Rolamento tipo rolo de leva *
Rolamento linear de esferas *
Rolamentos
lineares
Rolamento linear de rolos *
Rolamento linear plano *
* Rolamentos não listados neste catálogo. Para obter detalhes, vide o catálogo específico.
A-7
●Classificação e Características dos Rolamentos
1.3.3 Rolamentos radiais e axiais
A maioria dos tipos de rolamentos suportam cargas
radiais e axiais ao mesmo tempo.
Geralmente, rolamentos com um ângulo de contato
inferior a 45˚ tem uma capacidade de carga radial muito
maior e são classificados como rolamentos radiais. Os
rolamento que têm um ângulo de contato superior a 45˚
tem uma maior capacidade de carga axial e são
classificados como rolamentos axiais. Também existem
rolamentos classificados como combinados, que
combinam as características de carga tanto dos
rolamentos radiais como axiais.
1.3 Características dos rolamentos
1.3.1 Características dos rolamentos
Os rolamentos se apresentam em diferentes formas e
variedades, cada um com suas características.
Entretanto, quando comparados com mancais
deslizantes, todos os rolamentos apresentam as
seguintes vantagens:
(1) O coeficiente de atrito estático é menor e há uma
pequena diferença entre este e o coeficiente de
atrito dinâmico.
(2) São padronizados internacionalmente, intercambiáveis
e são obtidos com facilidade.
(3) São de fácil lubrificação e consomem pouco
lubrificante.
(4) Como regra geral, um rolamento pode suportar
cargas simultaneamente em ambos os sentidos,
tanto axial como radial.
(5) Podem ser usados em aplicações de alta e baixa
temperatura.
(6) A rigidez do rolamento pode melhorar com a
aplicação de pré-cargas.
Construção, classes, e características especiais dos
rolamentos estão completamente descritas nas seções
de dimensões e de sistemas de codificação de
rolamentos.
1.3.4 Rolamentos padronizados e especiais
Os rolamentos que são padronizados
internacionalmente em forma e tamanho são muito mais
econômicos por sua intercambialidade e disponibilidade
em todo o mundo.
Entretanto, dependendo do tipo da máquina em que se
vai utilizar e da aplicação e condição de funcionamento
que se espera, a melhor alternativa pode ser um
rolamento não padronizado ou especial. Também há
disponibilidade de rolamentos que foram adaptados para
aplicações específicas, e de unidades de rolamentos que
são integrados para formar um componente de máquina,
assim como de rolamentos desenvolvidos para
características especiais.
As características dos rolamentos padronizados são as
seguintes:
1.3.2 Rolamentos de esferas e rolamentos de rolos
A tabela 1.1 dá uma comparação entre rolamentos de
esferas e de rolos.
Rolamentos Rígidos de Esferas
É o tipo mais comum de rolamento, e amplamente
usado numa variedade de aplicações. Os rolamentos
rígidos de esferas, incluindo os rolamentos blindados e
os vedados, lubrificados com graxa, são de fácil
utilização.
Os rolamentos rígidos de esferas podem incluir
rolamento com anel elástico para facilitar o
posicionamento do anel externo, na montagem,
rolamentos com compensação de expansão, que
absorvem variações dimensionais da superfície do
rolamento devido a variações da temperatura do
alojamento e rolamentos da série TAB que possuem
resistência à contaminação na lubrificação.
Tabela 1.1 Comparação entre rolamentos de esferas e de rolos
2b
2b
Rolamento de rolos
2a
r
Ponto de contato
A superfície de contato é
oval quando a carga é
aplicada.
Ponto de contato
A superfície de contato é
geralmente retangular quando
a carga é aplicada.
Em função do ponto de
contato há pouca resistência
ao giro. Por isso rolamentos
de esferas são indicados
para aplicações de baixo
torque e alta velocidade. Eles
também têm características
de baixo ruído.
Por haver contato linear, o
torque de rotação é maior que
em rolamentos de esferas,
sendo sua rigidez também
maior.
A capacidade de carga é
menor para rolamentos de
esferas, mas rolamentos
radiais permitem cargas em
ambas as direções, axial e
radial.
A capacidade de carga é maior para
rolamentos de rolos. Rolamentos de
rolos cilíndricos equipados com
flange podem suportar cargas axiais
leves.
A combinação de rolamentos de
rolos cônicos aos pares permite que
possam suportar cargas axiais em
ambos os sentidos.
Tabela 1.2 Configuração de rolamentos blindados e vedados
Blindado
Vedado
Tipo e
simbologia Tipo ZZ sem Tipo LLB sem Tipo LLU com Tipo LLH de
contato
contato
contato
baixo torque
Configuração
Capacidade de carga
Características
Contato com a pista
Rolamento de esferas
A-8
●Classificação e Características dos Rolamentos
Rolamentos de esferas de contato angular
Rolamentos de rolos cilíndricos
A linha que liga os pontos do contato entre o anel
interno e a esfera e o anel externo forma um ângulo com
a linha desenhada na direção radial (perpendicular ao
eixo) chamado de ângulo de contato. Os rolamentos de
esferas de contato angular geralmente são construídos
com três ângulos de contato.
Rolamentos de contato angular podem suportar cargas
axiais em apenas um sentido, portanto geralmente são
usados em pares com variação de tipos de montagem.
Rolamentos de esferas de contato angular podem
incluir dupla carreira de esferas, formando o anel interno
e o externo uma única unidade. Este tipo de rolamento
possue um ângulo de contato de 25˚.
Existem também rolamentos de esferas de quatro
pontos de contato que podem suportar cargas axiais nos
dois sentidos. Estes rolamentos, entretanto, requerem
atenção com relação as condições de carga que
dependendo dela, podem ocasionar excessivo aumento
de temperatura e desgaste.
Utilizam rolos como elementos rolantes , portanto têm
uma alta capacidade de carga. Os rolos são guiados
pelas flanges (bordas) integradas ao anel interno ou
externo. Os anéis podem ser separados o que facilita a
montagem e ambos podem ser ajustados com
interferência em relação ao eixo ou alojamento. A
inexistência da flange permite que um dos anéis se
desloque axialmente.
Os rolamentos de rolos cilíndricos são adequados para
a utilização como rolamentos livres, que absorvem a
expansão térmica do eixo. No caso de existir uma flange,
o rolamento poderá suportar leve carga axial em apenas
um sentido. Os rolamentos de rolo cilíndrico incluem o
tipo HT os quais apresentam um desenvolvimento nas
faces dos rolos e bordas permitindo um aumento na
capacidade de carga axial, e o tipo E que possui um
desenho interno especial aumentando a capacidade de
carga radial. O tipo E é padronizado para diâmetros
menores.
A Tabela 1.6 mostra a configuração básica para
rolamentos de rolos cilíndricos.
Tabela 1.3 Ângulo de contato e códigos (designações)
Complementando, existem rolamentos de rolos
cilíndricos de múltipla carreira com quantidade máxima
de rolos, do tipo SL. Estes rolamentos não possuem
gaiola.
Ângulo de contato
Ângulo de contato e códigos do ângulo de contato
Ângulo de contato
Código
15°
C
30°
A
1）
40°
B
Tipo e
código
Tipo NU
Tipo N
Tipo NJ
Tipo NF
Tipo NUP
Tipo NH
(NJ + HJ)
Construção
Tabela 1.6 Tipos de rolamentos de rolos cilíndricos
Nota 1: O ângulo de contato de 30º é padrão, e por este
motivo o código “A” é usualmente omitido.
Tipo NU
Tipo NJ
Tipo NUP
Tipo N
Tipo NF
Tipo NH
Tabela 1.4 Configurações de rolamentos de esferas de contato
angular de dupla carreira
Aberto
Blindado
ZZ
Vedação
Vedação
sem contato com contato
LLM
LLD
Construção
Tipo e
código
Tipo e
código
Montagem
costa-a-costa
(DB)
Construção
Tabela 1.5 Configurações de rolamentos de esferas de contato
angular pareados
r
Montagem
face-a-face
(DF)
Montagem em
tandem
DT
r
A-9
●Classificação e Características dos Rolamentos
Rolamentos de rolos cônicos
Rolamentos autocompensadores de rolos
Os rolamentos de rolos cônicos são construídos de tal
forma que as linhas centrais das pistas dos rolos
convergem para um ponto comum. Pela transmissão de
cargas combinadas através dos anel interno e externo,
os rolos são empurrados contra a flange do anel interno.
Na atuação de cargas radiais, uma carga axial é
produzida no rolamento sendo usualmente necessária a
ajustagem em pares.
O anel interno com o conjunto de gaiola e rolos
formam uma unidade que pode ser montada
separadamente, facilitando na obtenção de folga ou précarga durante a montagem. Montagens com folga são as
que necessitam de maiores cuidados .
Os rolamentos de rolos cônicos são capazes de
suportar altas cargas em ambas as direções, axial e
radial.
As designações 4T-, ET-, T- e U nos rolamentos NTN
estão incluídas em suas referências conforme norma ISO
e padronização JIS para sub unidades de dimensões
(ângulo nominal de contato, diâmetro menor nominal do
anel externo) e são internacionalmente intercambiáveis.
A NTN também possui uma linha de rolamentos com
especial endurecimento do aço indicado para longa vida
(ETA-, ET-, etc.) do rolamento. A NTN produz
rolamentos com uma, duas e quatro carreiras de rolos
cônicos , sendo este último para aplicações extra
pesadas.
Construídos com a superfície da pista do anel externo
esférica e o anel interno com duas carreiras de rolos em
forma de barril, os rolamentos autocompensadores de
rolos da NTN são capazes de ajustar centros de
alinhamento compensando inclinações e flexões do eixo.
Existem variados tipos de rolamentos autocompensadores
de rolos que diferem de acordo com o desenho interno.
Os rolamentos autocompensadores de rolos incluem
também tipos de construção com o furo do anel interno
cônico. Esses tipos de rolamentos podem ser facilmente
montados nos eixos através de buchas adaptadoras (de
fixação) e buchas de desmontagem. Possuem uma
capacidade de suportar cargas pesadas e portanto são
utilizados em máquinas e equipamentos industriais.
Quando uma carga axial pesada é aplicada ao rolamento,
a carga nos rolos de uma outra carreira desaparece, o que
pode causar problemas. Deve-se ter atenção às condições
de operação.
Tabela 1.7 Tipos de rolamentos autocompensadores
Tipo padrão
(tipo B)
Tipo C
Tipo 213
Tipo E
Construção
Tipo
Rolamentos axiais
Existem muitos tipos de rolamentos axiais
diferenciados de acordo com a forma dos elementos
rolantes e aplicação. As velocidades de rotação
permitidas geralmente são baixas e especial atenção
deve ser observada para as condições de lubrificação.
Existem vários tipos de rolamentos axiais para
aplicações especiais. Para maiores detalhes, consultar
no catálogo o tipo de rolamento axial desejado.
Tabela 1.8 Tipos de rolamentos axiais
Dimensões da sub-unidades
2α
Tipo
Rolamento axial de esferas de escora
Rolamento axial de agulhas
simples (com gaiola prensada)
Tipo AXK
E
Construção
AS Tipo encosto
E : Anel externo (capa) diâmetro nominal menor
α : Ângulo de contato nominal
Fig. 1.3 Rolamentos de rolos cônicos
GS / WS Tipo encosto
Rolamento axial de
rolos cilíndricos
Rolamento axial
autocompensador de rolos
Ângulo de
desalinhamento
A-10
●Classificação e Características dos Rolamentos
Rolamentos de agulhas
Unidade de rolamento
Os rolamentos de agulhas utilizam rolos cilíndricos
finos de diâmetro pequeno e comprimento alongado em
relação ao seu diâmetro. As agulhas tem no máximo 5
mm de diâmetro e seu comprimento é de 3 a 10 vezes
maior que seu diâmetro. Devido à utilização de agulhas
como elementos rolantes neste tipo de rolamento a
seção transversal é estreita, porém possui alta
capacidade de carga em relação ao seu tamanho. Devido
à quantidade de elementos rolantes, os rolamentos de
agulhas têm alta rigidez e são apropriados para
oscilações.
É uma unidade composta de um rolamento de esferas
introduzido em vários tipos de mancais. O mancal pode
ser aparafusado na máquina e o anel interno pode
facilmente ser montado no eixo com um parafuso de
fixação. Isto significa que a unidade de rolamento pode
suportar o equipamento girando sem necessidade de um
projeto especial para permitir a montagem. Uma
variedade de formas padronizadas de mancais estão
disponíveis, incluindo unidades tipo pillow block e tipo
flanges. O diâmetro externo do rolamento é esférico,
exatamente como o diâmetro interno do mancal,
permitindo que se alinhe ao eixo. Para a lubrificação, a
graxa está selada no interior do rolamento, e a
penetração de partículas é evitada por dupla vedação.
Dispomos de catálogo especifico para esta linha de
rolamentos.
Existe uma enorme variedade de rolamentos de
agulhas sendo que, apenas poucos de maior
representatividade estão inclusos nesta publicação. Para
maiores detalhes, dispomos de catálogo específico para
esta linha de rolamentos.
Tabela 1.9 Principais tipos de rolamentos de agulhas
Tipo
Rolamento de agulha com gaiola
Válvula de graxa
Esfera
Mancal
Anel externo esférico
Blindagem
Vedação de borracha
Construção
Rolamento de agulha com pista retificada
Esfera de ajuste
(adaptador)
Rolamento de agulhas tipo bucha de agulhas
Tabela 1.4 Unidade de rolamentos
Rolo de apoio
Rolo de leva
A-11